JP2007536629A - High-throughput images for processing inspection images - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】試料の画像を、試料が欠陥を含むかを判断するために分析する画像処理システムを開示する。システムは、試料からの画像データを受領し、試料が欠陥を有するかを判断するために、こうした画像データの一つ以上の選択されたパッチ(群)を分析する、複数のプロセッサ(202、306)を含む。システムは、更に、プロセッサを共に結合し、仕様として、毎秒約50ギガビット以上のデータレートおよび約10-16未満のエラーレートを有する複数のバス(206、450)を含む。一実施例において、バスは、低電圧差分信号バスであり、別の実施形態において、バスは、ハイパートランスポートバスである。
【選択図】図3【Task】
An image processing system for analyzing an image of a sample to determine whether the sample contains a defect is disclosed. The system receives a plurality of processors (202, 306) that receive image data from the sample and analyze one or more selected patches (s) of such image data to determine whether the sample has a defect. )including. System further bind together the processor, as a specification, includes a plurality of buses (206,450) having a per second 50 gigabits or more data rates and about 10 -16 less than the error rate. In one example, the bus is a low voltage differential signal bus, and in another embodiment, the bus is a hyper transport bus.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、半導体検査の分野に関し、特に、検査画像等を処理する手法に関する。 The present invention relates to the field of semiconductor inspection, and more particularly to a technique for processing inspection images and the like.
一般に、半導体製造業界は、シリコン等の基板上に積層化およびパターン化された半導体材料を使用して集積回路を製造する非常に複雑な手法に関与する。回路集積の規模が大きく、半導体デバイスのサイズが減少しているため、デバイスは、エンドユーザまたは顧客へのデバイス出荷前に、欠陥のない状態にする必要がある。したがって、生産されたデバイスまたはウェーハは、欠陥について検査する必要がある。追加として、ウェーハの製造に使用するレチクルも、欠陥について検査する必要がある。 In general, the semiconductor manufacturing industry is involved in very complex techniques for manufacturing integrated circuits using semiconductor materials that are stacked and patterned on a substrate such as silicon. Due to the large scale of circuit integration and the reduced size of semiconductor devices, devices need to be free of defects prior to shipping the device to the end user or customer. Thus, the produced device or wafer needs to be inspected for defects. In addition, the reticle used to manufacture the wafer also needs to be inspected for defects.
レチクルまたはフォトマスクは、集積回路等の電子デバイスにおける同一平面上の特徴のパターンを共に定める、透明および不透明領域、半透明領域、ならびに位相シフト領域を含む光学素子である。レチクルは、エッチング、イオン注入、またはその他の製造プロセス向けに半導体ウェーハの指定領域を定めるために、フォトリソグラフィ中に使用される。現代の多数の集積回路設計において、光学レチクルの特徴は、ウェーハ上の対応する特徴と比較して、約1ないし約5倍の大きさである。他の露光システム(例えば、X線、電子ビーム、および極紫外線)でも、同様の範囲の縮小率が適用される。 A reticle or photomask is an optical element that includes transparent and opaque regions, translucent regions, and phase shift regions that together define a pattern of coplanar features in an electronic device such as an integrated circuit. The reticle is used during photolithography to define designated areas of a semiconductor wafer for etching, ion implantation, or other manufacturing processes. In many modern integrated circuit designs, the features of the optical reticle are about 1 to about 5 times larger than the corresponding features on the wafer. In other exposure systems (eg, X-rays, electron beams, and extreme ultraviolet), a similar range of reduction ratios applies.
光学レチクルは、通常、クロムまたは他の適切な材料の不透明および/または半透明層上に堆積させた、ホウケイ酸ガラスまたは石英板等の透明媒体により作成される。しかしながら、直接電子ビーム露光(例えば、ステンシルマスク)、X線露光(例えば、吸収マスク)等については、他のマスク技術が利用される。レチクルパターンは、例えば、この技術において共に広く使用されている、レーザまたは電子ビーム直接書き込み手法により形成してよい。 Optical reticles are typically made from a transparent medium, such as borosilicate glass or quartz plate, deposited on an opaque and / or translucent layer of chromium or other suitable material. However, other mask techniques are used for direct electron beam exposure (eg, stencil mask), X-ray exposure (eg, absorption mask), and the like. The reticle pattern may be formed by, for example, a laser or electron beam direct writing technique that is widely used in this technology.
各レチクルまたはレチクルグループの製造後、各レチクルは、通常、制御された照明器が発する光を照射することで検査される。レチクルの一つ以上の部分の光学画像は、光センサに対して反射、送信、または他の形で送られた光の一部に基づいて構築される。こうした検査手法および装置は、この技術において周知であり、カリフォルニア州サンノゼのKLA−Tencor Corporationから入手可能な多数のもの等、様々な市販製品において実施されている。 After manufacture of each reticle or reticle group, each reticle is typically inspected by irradiating light emitted by a controlled illuminator. An optical image of one or more portions of the reticle is constructed based on a portion of the light reflected, transmitted, or otherwise transmitted to the photosensor. Such inspection techniques and devices are well known in the art and are implemented in a variety of commercial products, including many available from KLA-Tencor Corporation of San Jose, California.
従来の検査プロセス中、検査中のレチクルの一部の光学画像は、通常、対応する基準画像と比較される。従来、基準画像は、レチクルを製造するのに使用した回路パターンデータから、あるいはレチクル自体の近隣区域の光学画像から生成される。いずれの方法でも、光学画像の特徴を分析し、基準画像の対応する特徴と比較する。次に、通常は、各特徴の差を閾値と比較する。光学画像の特徴が、所定の閾値より大きく、試験用の特徴から異なる場合、欠陥であると確定される。同様の検査プロセスは、複数のレチクルを使用して製造している半導体ウェーハを検査するために使用してもよい。 During a conventional inspection process, an optical image of a portion of the reticle under inspection is typically compared with a corresponding reference image. Conventionally, the reference image is generated from circuit pattern data used to manufacture the reticle, or from an optical image of a neighborhood area of the reticle itself. Either way, the features of the optical image are analyzed and compared with the corresponding features of the reference image. Next, the difference between each feature is usually compared with a threshold value. If the feature of the optical image is greater than a predetermined threshold and different from the test feature, it is determined to be a defect. A similar inspection process may be used to inspect a semiconductor wafer being manufactured using multiple reticles.
一般的な検査プロセスの機構は、多数の直列に結合されたプロセッサを含んでよい。画像データは、第一のプロセッサに供給され、処理される。第一のプロセッサが分析の一ステップを実行した後、結果データは、分析の次のステップのために、第二のプロセッサに供給される。画像データは、任意の数のプロセッサへ連続的に供給してよい。通常、異なるプロセッサは、それぞれ、全体的な分析アルゴリズム(群)のごく一部を実行する。アルゴリズムは、通常、個別のプロセッサにハードコードされる。 A typical inspection process mechanism may include a number of serially coupled processors. The image data is supplied to the first processor and processed. After the first processor performs one step of the analysis, the result data is provided to the second processor for the next step of the analysis. Image data may be continuously supplied to any number of processors. Usually, each different processor executes a small part of the overall analysis algorithm (s). The algorithm is typically hard coded into a separate processor.
画像データの一部の連続処理は一部の応用において適切だが、特定の条件下では、速度および/または柔軟性が低すぎるものとなる。例えば、回路パターンと、対応するレチクルパターンとが複雑性を増すと、こうしたレチクルの画像データは、正確に分析する必要のあるデータを相対的に大量に含むようになる。通常のレチクルは、100万×100万ピクセルの画像データに変換され得る。そのため、こうした大量の画像データの処理は、非常に負担となる場合がある。 While some continuous processing of image data is appropriate for some applications, under certain conditions it may be too slow and / or flexible. For example, as circuit patterns and corresponding reticle patterns increase in complexity, the image data of such reticles will contain a relatively large amount of data that needs to be accurately analyzed. A normal reticle can be converted to image data of 1 million × 1 million pixels. Therefore, processing such a large amount of image data may be very burdensome.
加えて、従来の画像処理は、全プロセッサが適切に機能することに依存する場合が多い。即ち、プロセッサの連続鎖内で、単一のプロセッサが故障した場合、画像データは、適切に分析されなくなる恐れがある。適切な分析ができなくなる可能性は、故障したプロセッサの機能を実行する他のプロセッサがプロセッサの連続鎖に存在しない場合、特に高くなる。 In addition, conventional image processing often relies on the proper functioning of all processors. That is, if a single processor fails within a continuous chain of processors, the image data may not be analyzed properly. The likelihood of failing proper analysis is particularly high when no other processor performing the function of the failed processor is present in the continuous chain of processors.
最後に、固定またはハードコードアルゴリズムを有するプロセッサを含む検査システムは、画像処理に有用となり得るすべての可能なアルゴリズムを扱うことができない場合が多く、新たな一組のアルゴリズムが望ましい場合でも、容易にアップグレードまたは変更できない。例えば、新しいアルゴリズムが望ましい場合に、プロセッサを、新たな一組のハードコードアルゴリズムを有する新しいプロセッサと交換する必要が生じ得る。この手順は、相対的に多くの時間および/またはコストを要する。 Finally, inspection systems that include processors with fixed or hard-coded algorithms often cannot handle all possible algorithms that can be useful for image processing, even if a new set of algorithms is desirable. Cannot upgrade or change. For example, if a new algorithm is desired, it may be necessary to replace the processor with a new processor having a new set of hard-coded algorithms. This procedure requires relatively much time and / or cost.
したがって、改良された検査装置および手法が必要である。更に具体的には、より効率的および正確に画像データを処理する機構が望ましい。 Therefore, there is a need for improved inspection devices and techniques. More specifically, a mechanism that processes image data more efficiently and accurately is desirable.
一実施形態では、試料の画像を、試料が欠陥を含むかを判断するために分析する画像処理システムを開示する。システムは、試料からの画像データを受け取る複数のプロセッサであって、試料が欠陥を有するかを判断するために、こうした画像データの一つ以上の選択されたパッチ(群)を、少なくとも一部において、それぞれが分析する、複数のプロセッサを含む。システムは、更に、プロセッサを互いに結合する複数のバスであって、仕様として、毎秒約50ギガビット以上のデータレートおよび約10-16未満のエラーレートを有する複数のバスを含む。一実施例において、バスは、低電圧差分信号バスであり、別の実施形態において、バスは、ハイパートランスポートバスである。 In one embodiment, an image processing system is disclosed that analyzes an image of a sample to determine whether the sample contains a defect. The system is a plurality of processors that receive image data from a sample, and at least in part, select one or more selected patches (s) of such image data to determine if the sample has a defect. Each including a plurality of processors for analysis. The system further includes a plurality of buses that couple the processors together, and by design , a plurality of buses having a data rate of about 50 gigabits per second or more and an error rate of less than about 10-16 . In one example, the bus is a low voltage differential signal bus, and in another embodiment, the bus is a hyper transport bus.
特定の実施形態では、プロセッサが画像データを連続して受け取り、かつ、こうした画像データの選択された一つ以上のパッチ(群)を分析するように、プロセッサはバスにより連続鎖として共に結合されている。プロセッサは、更に、選択されたパッチ(群)を分析した後、試料が欠陥を有するか否かを示す一つ以上の結果信号(群)を出力する動作が可能であり、各プロセッサの結果信号(群)は、画像データと共に出力される。更なる態様において、少なくとも一つのバスは、一個以上のプロセッサをそれぞれ含む二枚のボード間を接続する。 In certain embodiments, the processors are coupled together as a continuous chain by a bus so that the processor continuously receives the image data and analyzes one or more selected patches (s) of such image data. Yes. The processor is further operable to analyze the selected patch (s) and then output one or more result signals (group) indicating whether the sample has a defect, the result signal of each processor (Group) is output together with the image data. In a further aspect, at least one bus connects between two boards each including one or more processors.
別の実施形態において、プロセッサは、それぞれディストリビュータとしての一個以上のプロセッサが、分析プロセッサとしての一組のプロセッサに関連づけられているように、二段階の階層的配置で配置される。各ディストリビュータは、選択された一つ以上のパッチ(群)を、関連する組の各分析プロセッサに対して、こうした分配パッチ(群)の分析のために分配する動作が可能である。更なる態様において、少なくとも一つのバスは、一個以上のプロセッサをそれぞれ含む二枚のボード間に渡る。更なる態様において、プロセッサは、一つ以上の画像パッチ(群)を複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに分配する単一のディストリビュータを含み、関連する四個の分析プロセッサのそれぞれは、試料からの画像データの四分の一を受け取る。 In another embodiment, the processors are arranged in a two-level hierarchical arrangement such that one or more processors, each as a distributor, are associated with a set of processors as analysis processors. Each distributor is operable to distribute one or more selected patch (s) to an associated set of analysis processors for analysis of such distribution patch (s). In a further aspect, at least one bus spans between two boards each containing one or more processors. In a further aspect, the processor includes a single distributor that distributes one or more image patch (s) to each of a plurality of associated four analysis processors, each of the associated four analysis processors comprising: Receive a quarter of the image data from the sample.
特定の実施例において、プロセッサは、一枚以上の画像パッチ(群)を、複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに対して、こうした分配パッチ(群)の分析のために分配する第一のディストリビュータと、一枚以上の画像パッチ(群)を、複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに対して、こうした分配パッチ(群)の分析のために分配する第二のディストリビュータとを含む。八個の分析プロセッサのそれぞれは、試料からの画像データの八分の一を受け取る。 In a particular embodiment, the processor distributes one or more image patch (s) to each of a plurality of four associated analysis processors for analysis of such distribution patch (s). And a second distributor that distributes one or more image patch (s) to each of a plurality of four associated analysis processors for analysis of such distribution patch (s). . Each of the eight analysis processors receives one-eighth of the image data from the sample.
更なる実施形態において、システムは、更に、欠陥データを分析および/または表示するためのホストを含み、各分析プロセッサは、一つ以上の結果信号(群)をホストに出力する動作が可能であり、結果信号(群)は、試料が欠陥を有するかを示す。別の態様において、システムは、プロセッサが使用するマスタクロックと、試料から画像データを収集するために使用される検査ツールの角度クロックに対して画像データ内のピクセルを定義するピクセルクロックとを生成するクロックモジュールを含む。特定の実施例において、画像データは、回転する試料から収集され、ピクセル解像度が試料の半径位置に従って変更され、半径に沿って実質的に一定のピクセル解像度が得られるように、ピクセルクロックおよび同期信号が生成される。同期信号は、マスタクロックに対するピクセルクロックの相対位置を示す。 In a further embodiment, the system further includes a host for analyzing and / or displaying the defect data, each analysis processor being operable to output one or more result signal (s) to the host. The result signal (s) indicates whether the sample has a defect. In another aspect, the system generates a master clock used by the processor and a pixel clock that defines pixels in the image data relative to the angle clock of the inspection tool used to collect the image data from the sample. Includes a clock module. In certain embodiments, the image data is collected from a rotating sample and the pixel clock and synchronization signal so that the pixel resolution is changed according to the radial position of the sample to obtain a substantially constant pixel resolution along the radius. Is generated. The synchronization signal indicates the relative position of the pixel clock with respect to the master clock.
一実施形態において、画像データは、複数の半導体ダイに対応し、少なくとも一個以上のプロセッサは、画像データのダイの一部の平均に基づいて、基準ダイを生成する動作が可能であり、一個以上の同一または他のプロセッサは、試料が欠陥を有するかを判断するために、基準ダイを画像パッチ(群)内の他のダイと比較する動作が可能である。 In one embodiment, the image data corresponds to a plurality of semiconductor dies, and at least one or more processors are operable to generate a reference die based on an average of a portion of the image data dies. The same or other processor is operable to compare the reference die with other dies in the image patch (s) to determine if the sample is defective.
別の実施形態において、本発明は、更に、試料の画像を、試料が欠陥を含むかを判断するために分析する画像処理システムに関する。このシステムは、試料の検査中に検査ツールから取得した異なる光信号セットを受け取る複数の検査信号プロセッサを含む。各検査信号プロセッサは、受け取った光信号セットをデジタル画像データに変換する動作が可能であり、次の検査信号プロセッサが存在する場合には次の検査信号プロセッサへ送られるマスタクロックの特定のタイムスロットにおいて、こうした画像データを出力する動作が可能である。システムは、更に、複数の検査信号プロセッサから画像データを受け取り、画像データを複数の画像パッチに分割するディストリビュータプロセッサと、ディストリビュータに関連づけられた複数の分析プロセッサとを含む。ディストリビュータは、更に、試料が欠陥を有するかを判断する並列処理のために、選択された画像パッチを、選択された分析プロセッサに対して分配する動作が可能である。 In another embodiment, the invention further relates to an image processing system that analyzes an image of a sample to determine whether the sample contains a defect. The system includes a plurality of inspection signal processors that receive different sets of optical signals acquired from an inspection tool during inspection of a sample. Each test signal processor is capable of converting the received set of optical signals into digital image data and, if there is a next test signal processor, a specific time slot of the master clock that is sent to the next test signal processor The operation of outputting such image data is possible. The system further includes a distributor processor that receives the image data from the plurality of inspection signal processors and divides the image data into a plurality of image patches, and a plurality of analysis processors associated with the distributor. The distributor is further operable to distribute the selected image patch to the selected analysis processor for parallel processing to determine if the sample is defective.
この別の実施形態の更なる態様において、ディストリビュータは、すべての検査信号プロセッサが画像データに寄与した後で、少なくとも一個の検査信号プロセッサから画像データを受け取る。特定の実施例では、12個の検査信号プロセッサと、8個の分析プロセッサとが存在する。更なる態様において、一枚のボードにつき二個の検査信号プロセッサが存在し、ディストリビュータおよび関連づけられた分析プロセッサは、単一のボードで一つとなり、検査信号プロセッサおよびディストリビュータは、仕様として毎秒約50ギガビット以上のデータレートおよび約10-16未満のエラーレートを有する高速バスにより、互いに直列に結合される。 In a further aspect of this alternative embodiment, the distributor receives image data from at least one inspection signal processor after all inspection signal processors have contributed to the image data. In a particular embodiment, there are 12 test signal processors and 8 analysis processors. In a further aspect, there are two test signal processors per board, the distributor and the associated analysis processor are one on a single board, and the test signal processor and distributor are specified at about 50 per second. Coupled in series with each other by a high-speed bus having a data rate greater than gigabit and an error rate of less than about 10-16 .
一態様において、分析プロセッサは、それぞれ更に、検査ツールの画像データ出力速度が、各分析プロセッサが自らに分配された画像パッチ(群)を処理可能な速度より大きい場合に、検査ツールが画像データ出力速度を減少させる必要があることを示す信号を、検査ツールに送信する動作が可能である。別の態様において、光信号は、試料の環状領域の形態で受け取られる。また、光信号は、試料の長方形の領域の形態で受領されてもよい。 In one aspect, each of the analysis processors further outputs the image data when the image data output speed of the inspection tool is greater than the speed at which each analysis processor can process the image patch (s) distributed to it. An operation is possible to send a signal to the inspection tool indicating that the speed needs to be reduced. In another aspect, the optical signal is received in the form of an annular region of the sample. The optical signal may also be received in the form of a rectangular region of the sample.
本発明の上記および他の特徴および利点は、本発明の以下の明細書と、本発明の原理を例示する添付図面とにおいて、更に詳細に提示されよう。 These and other features and advantages of the present invention will be presented in more detail in the following specification of the invention and the accompanying drawings that illustrate the principles of the invention.
次に、本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。この実施形態の例は、添付図面に例示される。本発明について、この具体的な実施形態に関連して説明するが、これは本発明を一実施形態に限定するものではないことは理解されよう。反対に、付記した請求項により定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれる得るものとして、代替物、変形例、および等価物を対象にするものである。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細について述べる。本発明は、こうした具体的な詳細の一部または全部がなくとも実施し得る。別の事例において、周知の処理工程については、本発明を不必要に曖昧にしないために、詳細に説明していない。 Reference will now be made in detail to specific embodiments of the invention. An example of this embodiment is illustrated in the accompanying drawings. While the invention will be described in conjunction with this specific embodiment, it will be understood that it is not intended to limit the invention to one embodiment. On the contrary, it is intended to cover alternatives, modifications, and equivalents as may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. The present invention may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well known process steps have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the present invention.
図1は、複数の並列プロセッサにおいて画像パッチを処理するシステムアプローチの一つを示す図である。このアプローチにおいて、複数のデータルータ102および104は、複数のプロセッサ106と共に階層的に配列される。こうした階層システムの幾つかの実施形態は、Goldbergらによる1999年11月24日提出の米国特許出願第09/449,022号「並行処理を実施するレチクルを検査する方法および装置」において更に説明される。 FIG. 1 illustrates one system approach for processing image patches in multiple parallel processors. In this approach, multiple data routers 102 and 104 are arranged hierarchically with multiple processors 106. Some embodiments of such a hierarchical system are further described in US Patent Application No. 09 / 449,022, filed November 24, 1999, "Method and Apparatus for Inspecting Reticles Performing Parallel Processing" by Goldberg et al. The
この実施例において、最上位ルータは、画像データストリームの一部のみを下位ルータに渡すように構成され、こうした下位ルータは、次に、個別の画像パッチを個別のプロセッサに渡すように構成される。各プロセッサは、例えば、一つ以上のパッチに位置決めされたダイについてダイ同士の比較を行うことで、自分の受領パッチの検査分析を実行する動作が可能である。例えば、ルータ102aは、第一のパッチセットを受領し、ルータ102bは、第二のパッチセットを受領する。ルータ102aは、パッチセットを二つのパッチセットに分割し、それぞれを下位ルータ104aおよび104bに渡す。同様に、ルータ102bは、自分のパッチセットを第一および第二のパッチセットに分割し、第一および第二のパッチセットは、それぞれ下層のルータ104cおよび104dにルート指定される。最後に、下位ルータ104aは、選択されたパッチをプロセッサ106aまたは106bへ送信する。下位ルータ104b、104c、および104dも、選択されたパッチを下層のプロセッサへ送信する。
In this embodiment, the top-level router is configured to pass only a portion of the image data stream to the subordinate routers, which in turn are configured to pass individual image patches to the individual processors. . Each processor is capable of performing inspection analysis of its own received patches, for example, by comparing dies between dies positioned in one or more patches. For example, the
この配置は、ルータが更に複雑な形で互いに結合されたメッシュ式の体系にしてよい。例えば、上位ルータ102aは、画像パッチセットを下層ルータ104cへルート指定するように構成してもよい。図1に例示した接続に加え、上位および下位ルータ間と、下位ルータおよびプロセッサ間とにおいて、他の接続が存在してもよい。
This arrangement may be a mesh system where routers are coupled together in a more complex manner. For example, the
ルータおよびプロセッサが汎用プログラマブルルータおよびプロセッサである時には、データストリームレートが問題となる。現在利用可能な汎用ルータおよびプロセッサでは、スキャナまたは検査ツールからの検査データ出力レートに対応する充分な高速度で、データのルート指定および処理を実行できない。 When the router and processor are general purpose programmable routers and processors, the data stream rate becomes a problem. Currently available general purpose routers and processors cannot perform data routing and processing at a high enough speed to accommodate the inspection data output rate from the scanner or inspection tool.
全画像データストリームが最上位ルータ間で受け渡されるため、最上位ルータ間のバスレートは、一般に高くする必要がある。最上位および下位ルータ間と、下位ルータおよびプロセッサ間とにおける帯域幅速度は、データストリームの一部のみが扱われるため、低く抑えることができる。単一のボード(例えば、図1の110)上では高速バスが使用されているが、ボード間で高レートデータを送給するソリューションは、現在のところ存在しない。高速バスが単一のボードのプロセッサに限定される結果として、この種の階層的なメッシュ画像処理システムは、通常、単一のボード上のプロセッサ数に関して固定され、容易に拡張できない。即ち、システムに処理能力を追加するためには、処理ボードを完全に再設計しなければならない。 Since the entire image data stream is passed between the highest routers, the bus rate between the highest routers generally needs to be increased. The bandwidth speed between the highest and lower routers and between the lower router and the processor can be kept low because only a part of the data stream is handled. Although a high speed bus is used on a single board (eg, 110 in FIG. 1), there is currently no solution for delivering high rate data between boards. As a result of the high speed bus being limited to a single board processor, this type of hierarchical mesh image processing system is usually fixed in terms of the number of processors on a single board and cannot be easily expanded. That is, to add processing power to the system, the processing board must be completely redesigned.
一般的に言えば、本発明は、拡張可能な高速画像処理システムを提供する。この拡張可能な高速画像処理システムは、検査ツールの出力データレートと少なくとも同じ速さであるレートで、数を拡張可能なプロセッサのセット間において、画像データを効率的に受け渡す。本明細書では、本発明のシステムを検査画像処理に関連させて説明しているが、本発明のシステムは、測定ツール等からのデータといった、他の種類の画像データの処理にも応用できる。 Generally speaking, the present invention provides a scalable high-speed image processing system. This scalable high-speed image processing system efficiently passes image data between a set of expandable processors at a rate that is at least as fast as the output data rate of the inspection tool. In this specification, the system of the present invention is described in relation to inspection image processing, but the system of the present invention can also be applied to processing other types of image data such as data from a measurement tool or the like.
画像処理システムの一実施例において、画像データは、検査ツールにより収集および出力される画像データのレートと少なくとも同じ速さであるデータレートでの送信が可能なバスを使用して、多数のボード上のプロセッサまたはルータ間を通過させる。好ましくは、バスにより、最小の干渉特性を有する低コストの高密度信号線での画像データの送信が可能となる。好ましくは、バスは、仕様として、毎秒約50ギガビット以上のデータレートと、約10-16未満のエラーレートとを有する。こうしたバスの一つは、低電圧差動信号(LVDS)バスである。また、ハイパートランスポートバス、あるいは任意の適切な低干渉高速バスタイプを使用してもよい。LVDSバスは、通常、各信号(例えば、画像ピクセル)に二本の線を利用し、各信号は、二進値「1」に対する、各線対間での0.4V等の低電位と、二進値「0」に対する0.0Vとにより表される。本発明のシステムの実施形態は、更に以下で説明する他の新規な特徴を含み、特徴は、単独で、あるいはこの高速バスの特徴と併せて使用可能である。 In one embodiment of the image processing system, image data is transmitted on multiple boards using a bus that can be transmitted at a data rate that is at least as fast as the rate of image data collected and output by the inspection tool. Pass between other processors or routers. Preferably, the bus allows image data to be transmitted over a low cost, high density signal line having minimal interference characteristics. Preferably, the bus has, by design, a data rate of about 50 Gigabits per second or higher and an error rate of less than about 10-16 . One such bus is a low voltage differential signal (LVDS) bus. Also, a hyper transport bus or any suitable low interference high speed bus type may be used. The LVDS bus typically uses two lines for each signal (eg, image pixel), each signal having a low potential, such as 0.4V between each pair of lines, for a binary value of “1”, two It is represented by 0.0V with respect to the decimal value “0”. Embodiments of the system of the present invention further include other novel features described below, which can be used alone or in conjunction with this high speed bus feature.
図2は、本発明の第一の実施形態による画像化システム200を示す図である。図示したように、画像データは、第一のボード204aの第一のプロセッサ202aにより受領される。この第一のプロセッサは、この画像データの第一の部分を分析すると共に、全画像データと、第一の画像部分からの処理結果とを、同じ第一のボード204a上の第二のプロセッサ202bに渡す。当然ながら、各ボードは、任意の数のプロセッサを含んでよい。次に、第一のボード204aの第二のプロセッサ202bは、画像データの第二の部分を処理し、この処理の結果と、全画像データとを、第二のボード204bの第一のプロセッサ202cへ送信する。次に、第二のボード204bの第一のプロセッサ202cは、第三の画像部分を処理し、処理結果と、全画像データとを、第二のボード204bの第二のプロセッサ202dへ送る。
FIG. 2 is a diagram showing an
信号は、検査ツールからの画像データ出力と少なくとも同じデータレートを有する、LVDS等のバックプレーン206上の高速バスを使用して、プロセッサおよびプロセッサボード間を通過する。最後のボード202bの最後のプロセッサ202dは、一つ以上のデータベースまたは永続的メモリデバイスに対する結果データの格納および/またはユーザに対する結果データの表示を行うように構成されたホスト208に対して、結果を送信する。ホスト208は、例えば、欠陥の分類、欠陥の根本的原因の決定等、結果データに関する更なる分析を実行するように構成してもよい。システム200の処理能力を拡張するために、任意の数の処理ボードを、既存の一連の処理ボードに付加または結合してよい。
The signal passes between the processor and the processor board using a high speed bus on the
図2の配置のプロセッサは、画像データのパッチを処理し、画像データおよび結果データを次のプロセッサへ送るためのハードウェアおよび/またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせにすることができる。低コストの実施例の一つにおいて、プロセッサは、テキサス州ダラスのTexas Instrumentsから入手可能な6414プロセッサ等の汎用プロセッサである。要するに、この処理およびバス配置200は、多数の処理ボードと、介在する高速バスとの使用により容易に拡張可能な、高速並列画像処理システムを提供する。
The processor of the arrangement of FIG. 2 can be any suitable combination of hardware and / or software for processing a patch of image data and sending the image data and result data to the next processor. In one low cost embodiment, the processor is a general purpose processor such as the 6414 processor available from Texas Instruments of Dallas, Texas. In short, the processing and
図3は、本発明の第二の実施形態による画像化システム300を示す図である。一般に、システム300は、プロセッサおよびボード間に高速バスを備えた多数の処理ボードを利用する、二段階のデイジチェーンタイプのシステムである。図示したように、システム300は、スキャナまたは検査ツールが出力したスキャナ信号を受領するために複数のスキャナ信号プロセッサ301を含んでよい。各スキャナ信号プロセッサ301は、特定の数のスキャナ信号を受領し、更に以下で説明するように、自分のスキャナ信号等に対して同じ動作が可能な次のスキャナ信号プロセッサに渡される画像データバスまたは「デイジチェーン」バスの特定のタイムスロットにおいて、受領したスキャナ信号をデジタル形態で出力する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an imaging system 300 according to a second embodiment of the present invention. In general, the system 300 is a two-stage daisy chain type system that utilizes multiple processing boards with a high speed bus between the processor and the board. As shown, the system 300 may include a plurality of scanner signal processors 301 to receive scanner signals output by a scanner or inspection tool. Each scanner signal processor 301 receives a specific number of scanner signals and, as will be described further below, an image data bus or the like that is passed to the next scanner signal processor that can perform the same operation on its own scanner signal etc. The received scanner signal is output in digital form at a specific time slot of the “Daisy Chain” bus.
システム300は、更に、画像データを通過させる一個以上のディストリビュータ302を含む。各ディストリビュータは、選択された一組の下層サーバによる処理のために、異なる一組の画像パッチを画像データから取得するように構成される。言い換えると、各ディストリビュータは、画像データの一部をバッファおよび分配する動作を行う。例えば、ディストリビュータ302aは、第一の組のサーバによる処理のために、半導体ウェーハの第一の半分からの画像を取得し、ディストリビュータ302bは、第二の組のサーバによる処理のために、ウェーハの第二の半分からの画像パッチを取得する。
The system 300 further includes one or more distributors 302 that pass the image data. Each distributor is configured to obtain a different set of image patches from the image data for processing by the selected set of lower layer servers. In other words, each distributor performs an operation of buffering and distributing a part of the image data. For example,
例示した実施例において、各ディストリビュータに関連するサーバは、それぞれ、メモリ304と二個のプロセッサ306とを含む。当然ながら、各サーバは、任意の数のメモリデバイスおよび/またはプロセッサを含んでよく、図示した例は、本発明の範囲を限定するものではない。追加として、任意の数のプロセッサにより、一個以上のメモリデバイスを共有してよい。一実施形態において、各サーバは、ディストリビュータが取得した画像データ部分の一部を処理し、図2のホスト308と同様の機能のホスト312に対して、イーサネット(登録商標)等、任意の適切なインタフェースバスを介して、結果を送信する。例えば、各プロセッサ306aないし306dは、ディストリビュータ302aが取得した画像部分の四分の一を処理し、各プロセッサ306eないし306hは、ディストリビュータ302bが取得した画像部分の四分の一を処理する。
In the illustrated embodiment, the server associated with each distributor includes a memory 304 and two processors 306, respectively. Of course, each server may include any number of memory devices and / or processors, and the illustrated example is not intended to limit the scope of the invention. Additionally, one or more memory devices may be shared by any number of processors. In one embodiment, each server processes a portion of the image data portion obtained by the distributor and provides any suitable host, such as Ethernet, to the
拡張を容易にするため、ディストリビュータは、好ましくは、ボード上に配置され、ボードは、更に以下で説明するようにバックプレーン上で共に結合される。高速画像データは、LVDSバス等の高速バスを使用して、各ディストリビュータボード間を受け渡される。同様に、任意の数およびタイプのサーバを、任意の数のボード上に配置してよい。結果バスは、一般に低帯域幅である結果データを通すのみであるため、高速にする必要はない。 To facilitate expansion, the distributor is preferably located on the board and the boards are coupled together on the backplane as further described below. The high-speed image data is transferred between the distributor boards using a high-speed bus such as an LVDS bus. Similarly, any number and type of servers may be placed on any number of boards. The result bus does not need to be fast because it only passes result data, which is generally low bandwidth.
図4は、本発明の特定の実施例による、図3のスキャナ信号プロセッサ301と、こうしたプロセッサ301へタイミング信号を供給するクロックボード402とを示す図である。スキャナまたは検査ツールの一実施例において、回転スキャナは、ウェーハから画像データを螺旋パターンで収集する。即ち、ウェーハに向けて送られる光信号に対してウェーハを回転させることで、ウェーハから検出された光信号を収集する。この回転スキャナは、高周波信号または「角度クロック」を生成するために光学エンコーダおよびPLL電子機器を含むことができる。角度クロックは、一般に、ウェーハの現在位置を決定するための機構を提供し、例えば、角度クロックは、ウェーハの回転の特定の角度毎に固定数のパルスを発生させる。角度クロックパルスの数は、試料またはウェーハの現在の角度位置を得るために走査の開始時からカウントし得る。そのため、クロックボード402は、角度クロックパルスをカウントし、角度位置、あるいは試料の角度位置に対応するカウントを出力するカウンタ404を含んでよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating the scanner signal processor 301 of FIG. 3 and a
更に、必ずしも光学エンコーダの位置ではない、ウェーハの公知の角度位置において、収集画像データ内のピクセルを定義することが望ましい場合もある。一実施形態では、シンセサイザを使用して、画像データストリーム内のピクセルを定義するピクセルクロックをシミュレートし、ピクセルクロックパルスは、特定の角度のウェーハ位置に対応する。ピクセルクロックサイクルは、公知の数の角度クロックカウントの全体または一部に対応するように出力される。好ましくは、ウェーハの異なる半径位置における角速度の差を考慮して、ピクセルクロックを生成する。例えば、スキャナがウェーハの外部から内部に移動する際に、角度間隔ブロック406は、特定の角度毎に少ない数のピクセルを生成するように動作する。言い換えると半径に対して実質的に一定のピクセル解像度が得られるように、半径位置に従ってピクセル解像度を変更する。
Furthermore, it may be desirable to define the pixels in the acquired image data at a known angular position of the wafer, not necessarily the position of the optical encoder. In one embodiment, a synthesizer is used to simulate a pixel clock that defines the pixels in the image data stream, where the pixel clock pulse corresponds to a specific angular wafer position. The pixel clock cycle is output to correspond to all or part of a known number of angle clock counts. Preferably, the pixel clock is generated in consideration of the difference in angular velocity at different radial positions of the wafer. For example, as the scanner moves from the outside to the inside of the wafer, the
一実施形態において、ピクセルクロックは、画像化システムが使用するマスタクロックに対して公知の位相ではない。そのため、この例において、ピクセルクロックは、マスタクロックレート(例えば、100MHz)でサンプリングされたイネーブル信号へ変換される。ピクセルクロックは、位相が角度クロックまたはマスタクロックに関連しなくてもよいことに留意されたい。図6は、角度クロック、マスタクロック、およびピクセルクロックの例を示している。したがって、クロックボード402は、ピクセルクロックとマスタクロックとの関係を示す同期信号を生成するように構成してもよい。図示したように、クロックボード402は、マスタクロックに対するピクセルクロックの相対位置を示すために、ピクセルクロックイネーブルおよびピクセルクロック残留位相信号(図6のピクセルクロックイネーブルおよびピクセルクロック残留位相信号参照)を生成するシンセサイザ406を含む。ピクセルクロックイネーブル信号は、高であるときにピクセルクロックをサンプリングする。しかしながら、ピクセルクロックイネーブル信号は、好ましくは、ピクセルクロックの立ち上がりエッジから、少なくとも完全な一マスタクロックサイクルに渡って遅延する。クロック残留位相信号または「デルタ」は、ピクセルクロックの立ち上がりエッジから、マスタクロックの次の立ち上がりエッジまでの距離を表し、このデルタは変更可能である。この実施形態において、ピクセルクロックイネーブル信号は、デルタに完全な一マスタクロックサイクルを追加したものの後で生じるマスタクロックの次の立ち上がりエッジを中心として存在する。
In one embodiment, the pixel clock is not in a known phase with respect to the master clock used by the imaging system. Thus, in this example, the pixel clock is converted to an enable signal sampled at a master clock rate (eg, 100 MHz). Note that the pixel clock may not be related in phase to the angle clock or the master clock. FIG. 6 shows an example of an angle clock, a master clock, and a pixel clock. Therefore, the
更に説明すると、ピクセルを分析するプロセッサは、(当然ながら、角度クロックがマスタクロックとして使用されない限り、あるいはマスタクロックを生成するのに使用されない限り)検査ツールの角度クロックから生成されたピクセルクロックに対するマスタクロックの位置を知る必要がある。したがって、ピクセルクロックイネーブルおよびクロック残留位相信号は、例示システムの画像処理コンポーネントに入力される。 To further illustrate, the processor that analyzes the pixel (of course, unless the angle clock is used as the master clock or used to generate the master clock) is the master for the pixel clock generated from the angle clock of the inspection tool. It is necessary to know the position of the clock. Accordingly, the pixel clock enable and clock residual phase signals are input to the image processing component of the example system.
画像ストリームを処理するアナログデジタルコンバータ(ADC)は、ピクセルクロックパルスが発生した時に画像ストリームをサンプリングするように作動させてよい。しかしながら、本発明の実施形態において使用される多数のADCを同期させることは困難である。この問題を回避するために、画像ストリームを処理するADCは、100MHzのマスタクロックレート等、任意の適切な周波数で画像ストリームをサンプリングするように作動させる。その後、(フィールドプログラマブルゲートアレイまたはFPGAにより)補間を行って、サンプルピクセルのストリームを補間し、ピクセルクロックの通りにスキャナクロック(例えば、角度クロック)をサンプリングした場合に発生するはずのものに対応する12ビットのデジタル値を生成する。スキャナクロックとは異なるマスタクロックが使用される場合、補間器は、最も近いマスタクロックの立ち上がりエッジと、残留位相誤差とを知る必要がある。本実施形態では、4ビットバスを使用して、画像処理コンポーネントに対して、同期信号として残留位相誤差またはデルタを出力する An analog to digital converter (ADC) that processes the image stream may operate to sample the image stream when a pixel clock pulse occurs. However, it is difficult to synchronize multiple ADCs used in embodiments of the present invention. To circumvent this problem, the ADC that processes the image stream is operated to sample the image stream at any suitable frequency, such as a master clock rate of 100 MHz. It then interpolates (by a field programmable gate array or FPGA) to interpolate the stream of sample pixels, corresponding to what should occur if the scanner clock (eg, angle clock) is sampled according to the pixel clock. A 12-bit digital value is generated. If a master clock different from the scanner clock is used, the interpolator needs to know the nearest master clock rising edge and residual phase error. In this embodiment, a residual phase error or delta is output as a synchronization signal to the image processing component using a 4-bit bus.
一実施例において、残留位相誤差と、ピクセルイネーブル信号とは、画像データおよび結果と共に、プロセッサの各組の間でデイジチェーンを移動する。この例において、スキャナから出力されるピクセルがデイジチェーン上で必要とするビットは僅かに少ないことから、同期信号を未使用ビットに配置する。したがって、各プロセッサは、ピクセルクロックの立ち上がりエッジが発生する時期を知っている。当然ながら、各組のプロセッサまたはボードの間には遅延が存在するが、この遅延は固定されており、各プロセッサにとって既知である。したがって、ADCを異なる速度で作動させても、画像データのサンプルは、ピクセルクロックにおいて取得し得る。比較として、補間を行う代わりに最も近いサンプルを取得した場合には、一クロックサイクルのジッタが生成される。 In one embodiment, the residual phase error and the pixel enable signal move the daisy chain between each set of processors, along with image data and results. In this example, the pixels output from the scanner require slightly fewer bits on the daisy chain, so the synchronization signal is placed on unused bits. Thus, each processor knows when the rising edge of the pixel clock occurs. Of course, there is a delay between each set of processors or boards, but this delay is fixed and known to each processor. Thus, even if the ADC is operated at different speeds, a sample of the image data can be acquired at the pixel clock. For comparison, if the closest sample is obtained instead of performing interpolation, a jitter of one clock cycle is generated.
図4に示したように、各スキャナ信号プロセッサボード301は、10本の光チャネルを受領し、デイジチェーンバスに10ピクセルを提供する。当然ながら、各ボード301は、任意の数の光チャネルおよび対応するピクセルを処理してよい。図示したように、各チャネルは、プリアンプ410に入力され、入力チャネル信号からデジタル信号を生成するアナログデジタルコンバータ(ADC)を通過する。その後、チャネル信号は、FPGA414等、任意の適切な種類のハードウェアおよび/またはソフトウェアにより処理され、次の信号プロセッサボード301に対して、デイジチェーンバス上にマスタクロックレートで出力される画像データのビットストリームが生じる。例えば、信号プロセッサボード301aは、信号プロセッサボード301bへのデイジチェーンバスに画像データを出力する。
As shown in FIG. 4, each scanner signal processor board 301 receives 10 optical channels and provides 10 pixels on the daisy chain bus. Of course, each board 301 may process any number of light channels and corresponding pixels. As shown, each channel is input to a preamplifier 410 and passes through an analog-to-digital converter (ADC) that generates a digital signal from the input channel signal. The channel signal is then processed by any suitable type of hardware and / or software, such as FPGA 414, for the next signal processor board 301 of the image data output at the master clock rate on the daisy chain bus. A bitstream results. For example, the
本発明において、各ボード間に存在する完全なデイジチェーンバスは、120ピクセルを保持する。一実施例では、二枚のボード一組で、一フレーム時間が確保される。図示した例では、合計六フレームを利用する12枚のボードが存在する。各マスタクロックサイクルは、一フレームを保持するのに利用してよく、したがって、六サイクルで、六フレームの画像データ全体が保持される。各組のボードは、どちらの半サイクルで、デイジチェーンバスにデータを出力するかが分かるように構成される。そうでない場合、各組のボードは、デイジチェーンバス内で前の組のボードから受領した画像データを、画像データが受領されたサイクルで、単純にコピーする。言い換えると、各組のボードは、デイジチェーンバスの適切な半サイクルに自分の画像データを追加する。 In the present invention, a complete daisy chain bus that exists between each board holds 120 pixels. In one embodiment, one frame time is secured by a set of two boards. In the illustrated example, there are 12 boards using a total of 6 frames. Each master clock cycle may be used to hold one frame, so in six cycles, the entire image data of six frames is held. Each set of boards is configured so that it knows which half cycle it will output data to the daisy chain bus. Otherwise, each set of boards simply copies the image data received from the previous set of boards in the daisy chain bus in the cycle in which the image data was received. In other words, each set of boards adds their image data to the appropriate half cycle of the daisy chain bus.
上記の同期ピクセル処理の実施形態とは対照的に、従来の画像処理システムは、非同期で動作する。各ピクセル変換では、ネットワークへ出力される非同期パケットが生成される。この種のシステムは、複雑なネットワークプロトコルを必要とし、本発明の好適な実施形態に比べ、本質的に速度が遅い。非同期ピクセル処理システムは、ネットワークトランシーバおよびファイバを必要とし、高い関連コストが生じる。 In contrast to the synchronous pixel processing embodiments described above, conventional image processing systems operate asynchronously. Each pixel transform generates an asynchronous packet that is output to the network. This type of system requires complex network protocols and is inherently slower than the preferred embodiment of the present invention. Asynchronous pixel processing systems require network transceivers and fibers, resulting in high associated costs.
デイジチェーンは、最後のスキャナ信号プロセッサ(例えば、図3の301c)から、第一のディストリビュータ302aへ出力される。図5は、本発明の一実施形態による、第一のディストリビュータおよび関連プロセッサを示す図である。この実施例において、この出力信号は、400MHz(またはマスタクロックレートの四倍)で64ビットを含み、その64ビットは、第一および第二の組の32ビットバスに分割される。一対のFPGA510および502は、その後、32ビットバスの一方をそれぞれ受領し得る。各FPGAは、画像データを四つの16ビットバスに分割し、各16ビットバスを、サーバ304a、b、c、およびdから選択された一つに送信する。各FPGAが32ビット画像データを受領する際に、画像データは、処理のために非直列化され、その後、データを再びデイジチェーンに出力する前に直列化され、二つの32ビットを組み合わせて64ビットバスにする。言い換えると、FPGAは、400MHzで、四つの連続する64ビットの画像データを有する形式においてFPGAに受領された、128ビットのデータ全体を共に処理するように構成してよい。即ち、画像データは、100MHzでの256ビットから、400MHzで四つの連続する64ビットに圧縮されている。図示した例に示したように、FPGA510は、デシリアライザ508を有し、FPGA504は、デシリアライザ502を有する。同様に、FPGA510は、シリアライザ512を有し、FPGA504は、シリアライザ506を有する。
The daisy chain is output from the last scanner signal processor (eg, 301c in FIG. 3) to the
当然ながら、FPGAの他に、任意の適切な機構を使用して、データを分配し、個別のサーバまたはプロセッサへ分配してよく、更に、16ビットの他に、任意の適切な画像分割と、直列化手法とを利用してよい。本実施例において、64ビットのデイジチェーンバスを二つの32ビットバスに分割したのは、各FPGAが64チャネルのみを有するためである(入力用に32および出力用に32)。当然ながら、異なる数のチャネルを有するFPGAまたは他のコンポーネントが使用された場合、デイジチェーンバスは、異なる形で分割してよい。追加として、64ビットのデイジチェーンを使用したのは、本発明のシステムで使用されるボード上で、この数のLVDS線を容易にグループ化し得るためである。任意の適切なデイジチェーンサイズを使用してよい。 Of course, in addition to the FPGA, any suitable mechanism may be used to distribute the data to separate servers or processors, and in addition to 16 bits, any suitable image segmentation, Serialization techniques may be used. In this embodiment, the 64-bit daisy chain bus is divided into two 32-bit buses because each FPGA has only 64 channels (32 for input and 32 for output). Of course, if an FPGA or other component having a different number of channels is used, the daisy chain bus may be partitioned differently. In addition, the 64-bit daisy chain was used because this number of LVDS lines can be easily grouped on the board used in the system of the present invention. Any suitable daisy chain size may be used.
各FPGAは、好ましくは、受領画像データを格納する関連メモリを有する。図示したように、FPGA510は、関連メモリ518を有し、FPGAは、関連メモリ520を有する。一実施形態において、ウェーハ一回転分の画像データが、メモリ518および520にバッファされる。1GバイトDDR SDRAM(ダブルデータレート同期ダイナミックRAM)は、現在の用途で良好に機能するが、特定の用途の要件に応じて、任意の適切なメモリタイプおよびサイズを利用してよい。
Each FPGA preferably has an associated memory for storing received image data. As shown, the FPGA 510 has an associated
FPGAは、画像データを分割し、選択されたサーバへそれぞれが送信されるパッチとするようにプログラムされる。各パッチは、欠陥を判断するためにサーバが処理可能な任意の適切なサイズおよび形状を有するように形成してよい。一例において、各パッチは、ダイ比較検査手順において比較可能なすべてのダイを含むのに充分な大きさとなる面積を有する。この例において、ウェーハ全体の画像データは、四つのセクタまたは四分円に分割してよく、各パッチは、単一の四分円に対応する。データの各四分円またはパッチは、その後、それぞれが四分円の一つを処理する四つのサーバを有する単一のディストリビュータにより扱ってよい。また、画像データは、(例示した実施形態のように)それぞれが四つのサーバを有する二つのディストリビュータにより扱う八つのセクタに更に分割してもよい。画像データは、任意の適切な数のセクタに分割できる。別の実施形態において、画像データは、単純に長方形のパッチに分割される。 The FPGA is programmed to divide the image data into patches that are sent to each selected server. Each patch may be formed to have any suitable size and shape that can be processed by the server to determine a defect. In one example, each patch has an area that is large enough to contain all dies that can be compared in a die comparison inspection procedure. In this example, the image data for the entire wafer may be divided into four sectors or quadrants, with each patch corresponding to a single quadrant. Each quadrant or patch of data may then be handled by a single distributor with four servers, each processing one of the quadrants. Further, the image data may be further divided into eight sectors each handled by two distributors each having four servers (as in the illustrated embodiment). Image data can be divided into any suitable number of sectors. In another embodiment, the image data is simply divided into rectangular patches.
四つの四分円の例において、各FPGA(504または510)は、関連メモリ(520または518)を使用して、ディストリビュータに入力される際に画像データの32ビット部分を格納する。一実施例において、一回転分の画像データは、FPGAにより一度に二個のメモリに格納される。各FPGAは、任意の適切な数の関連メモリを有してよい。一般に、各ディストリビュータ301の各FPGA(504または510)は、その後、一つ以上の特定のパッチ(群)(例えば、ウェーハ画像データの半分または二つの四分円)を、適切なサーバに出力する動作が可能であってよい。したがって、ディストリビュータのFPGAは、互いのメモリに格納された画像データにアクセスし、関連するサーバへ送信するために、(例えば、32ビットバスを介して)互いに通信する必要性を有し得る。例示した実施形態において、各ディストリビュータFPGAは、各サーバへの分配のために画像データを順序付ける。例えば、順序付け表は、(例えば、ホスト312により)各ディストリビュータFPGAにハードコードする。 In the four quadrant example, each FPGA (504 or 510) uses an associated memory (520 or 518) to store a 32-bit portion of the image data as it is input to the distributor. In one embodiment, image data for one rotation is stored in two memories at a time by the FPGA. Each FPGA may have any suitable number of associated memories. In general, each FPGA (504 or 510) of each distributor 301 then outputs one or more specific patches (groups) (eg, half or two quadrants of wafer image data) to the appropriate server. Operation may be possible. Thus, the distributor FPGAs may need to communicate with each other (eg, via a 32-bit bus) to access and send image data stored in each other's memory. In the illustrated embodiment, each distributor FPGA orders image data for distribution to each server. For example, the ordering table is hard-coded into each distributor FPGA (eg, by host 312).
多数のディストリビュータが存在する場合、ディストリビュータボード302は、バックプレーン450上でデイジチェーンを介して結合してよい。各ディストリビュータは、バックプレーン450上で複数の多重ビットバスを介して、複数のサーバ304に結合してもよい。良好に機能する高速バスの例は、LVDSおよびハイパートランスポートバスである。
If there are multiple distributors, the distributor board 302 may be coupled via a daisy chain on the
各サーバは、一個以上のメモリおよび一個以上のプロセッサを含んでよい。図5に示した例において、各サーバは、共通のメモリと二個のプロセッサとを含む。追加として、各ディストリビュータは、任意の数のサーバに関連してよい。例示した実施形態において、各ディストリビュータは、四つのサーバに関連する。図5に示したように、ディストリビュータ302aは、サーバ304aないし304dに結合される。サーバ302aは、メモリ304aとプロセッサ306aおよび306bとを含み、サーバ302bは、メモリ304bとプロセッサ306cおよび306dとを含み、サーバ302cは、メモリ304cとプロセッサ306eおよび306fとを含み、サーバ302dは、メモリ304dとプロセッサ306gおよび306hとを含む。
Each server may include one or more memories and one or more processors. In the example shown in FIG. 5, each server includes a common memory and two processors. In addition, each distributor may be associated with any number of servers. In the illustrated embodiment, each distributor is associated with four servers. As shown in FIG. 5,
各プロセッサには、サーバメモリでの格納の際に(例えば、ディストリビュータFPGAにより)画像データの終わりに対するポインタも与えられる。例示した実施形態において、更に画像データはピクセルクロックと、各ピクセルの角度および半径位置を示す座標データとを含み、各フレームサイズは既知であるため、各プロセッサは、サーバメモリにおいて特定のウェーハ位置に対する各イメージデータセットが位置する場所を決定し、自分の画像パッチの部分を分析できる(分析するのに充分な画像データがある場合)。 Each processor is also given a pointer to the end of the image data when stored in server memory (eg, by a distributor FPGA). In the illustrated embodiment, the image data further includes a pixel clock and coordinate data indicating the angle and radial position of each pixel, and since each frame size is known, each processor is associated with a particular wafer location in server memory. You can determine where each image data set is located and analyze the part of your image patch (if you have enough image data to analyze).
各プロセッサ306は、一般に、自分の画像パッチ(例えば、四分円)を処理して、こうしたパッチに欠陥が存在するかを判断する。結果は、その後、例えば、図式的に、表として、あるいは視覚的に、結果を表示する動作が可能なホスト312へ出力してよい。結果は、特定のパッチが欠陥を有することを示す任意の適切な形態にしてよい。例えば、結果は、欠陥の画像と、その座標とを含んでよい。ホスト312(または、各プロセッサ)は、更に、欠陥の分類、ロットの処分に決定、プロセスの逸脱があるかの決定、欠陥の根本的原因の決定等といった、欠陥の分析を行うように構成してもよい。
Each processor 306 typically processes its own image patches (eg, quadrants) to determine whether such patches are defective. The results may then be output to a
各プロセッサは、サーバメモリが上書きされる前に画像データを分析する上で、画像データの受領がプロセッサにとって速すぎるかを示す信号をスキャナに返送するようにプログラムしてもよい。理想的には、別のディストリビュータと、更なるプロセッサとを利用して、分析手順の速度を上げ、スキャナに遅れないようにする。現在のところ、四つのサーバは、従来のスキャナに対して充分に機能する。 Each processor may be programmed to send a signal back to the scanner indicating whether the receipt of the image data is too fast for the processor to analyze the image data before the server memory is overwritten. Ideally, another distributor and an additional processor are utilized to speed up the analysis procedure and keep up with the scanner. At present, the four servers work well for conventional scanners.
各サーバのメモリは、四分円全体または四分円より小さなサイズ等、画像データの任意の部分を保持するサイズにしてよい。サーバのメモリが各四分円の一部のみを保持できる場合、メモリは、各データセットが処理された際に上書きされる。したがって、この例では、上書きされる前にプロセッサが画像データを処理するか、あるいは、検査ツールによる画像データ出力をサーバの処理速度未満に減速する必要がある。一実施例では、検出器の列をウェーハの半径に沿って配置し、ウェーハが回転する際にウェーハの外側から内側へ(またはその逆で)走査する。したがって、画像データは、環状領域として生成され、ウェーハの半径の外側で始まり、内側で終わる。また、ウェーハの画像データの長方形の領域が生成される。画像データがどのように収集されても、サーバプロセッサは、検査分析(例えば、ダイ比較)を実行するのに十分なデータが生成されるのを待つ。ダイ比較の例において、ウェーハからの十分な画像データは、互いに比較四得る二枚以上のダイを含むように収集される。 The memory of each server may be sized to hold any part of the image data, such as the entire quadrant or a size smaller than the quadrant. If the server's memory can hold only a portion of each quadrant, the memory is overwritten as each data set is processed. Therefore, in this example, the processor needs to process the image data before it is overwritten, or the image data output by the inspection tool needs to be reduced below the processing speed of the server. In one embodiment, detector rows are arranged along the radius of the wafer and scanned from the outside of the wafer to the inside (or vice versa) as the wafer rotates. Thus, the image data is generated as an annular region, beginning outside the wafer radius and ending inside. In addition, a rectangular area of the image data of the wafer is generated. Regardless of how image data is collected, the server processor waits for sufficient data to be generated to perform inspection analysis (eg, die comparison). In the die comparison example, sufficient image data from the wafer is collected to include two or more dies that are compared to each other.
好ましくは、各サーバは、割り当てられた画像データの大部分を格納するのに十分なメモリを有する。現在の例において、サーバメモリは8Gバイト以上であるため、画像データの試料四分円の大部分を格納できる。各サーバが四分円未満を受領する実施例では(例えば、二つのディストリビュータと八つのサーバが使用される場合)、メモリは、更に小さくできる。即ち、メモリサイズは、サーバ内でデータがどの程度分割されるかによって決まる。 Preferably, each server has enough memory to store the majority of the allocated image data. In the present example, since the server memory is 8 Gbytes or more, most of the sample quadrant of the image data can be stored. In embodiments where each server receives less than a quadrant (eg, when two distributors and eight servers are used), the memory can be made even smaller. That is, the memory size depends on how much data is divided in the server.
別の手順において、理想的なダイまたは「ゴールデンダイ」を各サーバメモリに格納し、その後、ウェーハのすべてのダイと比較する。ゴールデンダイは、任意の適切な方法で求めてよい。例えば、ゴールデンダイを形成するために、共に平均化を行う四つのダイ(または他の任意の適切な数のダイ)を取得するのに十分な長さに渡って、スキャナを作動させてよい。その後、スキャナをバックアップし、最初から再スキャンを行う。また、サーバメモリが上書きされる前に画像データを各サーバプロセッサに分析させるのに十分な速さでゴールデンダイが生成され、全サーバに分配される場合(あるいは、スキャナを最初に減速できる場合)、スキャナのバックアップは必要ない。ゴールデンダイを取得した後、各サーバプロセッサは、自分のそれぞれのパッチ内のすべてのダイをゴールデンダイと比較する。この手順では、より多くのプロセッサ間で画像データを更に分割し(8または16個のプロセッサの一つにつき、ウェーハの1/8または1/16)、より迅速に処理できる。即ち、ダイ比較検査分析のために、各処理パッチ内に二つのダイが存在する必要はなくなる。 In another procedure, an ideal die or “golden die” is stored in each server memory and then compared to all dies on the wafer. The golden die may be obtained in any suitable manner. For example, the scanner may be run long enough to obtain four dies (or any other suitable number of dies) that average together to form a golden die. Then, the scanner is backed up and rescanned from the beginning. Also, if the golden die is generated and distributed to all servers fast enough to allow each server processor to analyze the image data before the server memory is overwritten (or if the scanner can be decelerated first) Scanner backup is not necessary. After obtaining the golden die, each server processor compares all the dies in its respective patch with the golden die. This procedure further divides the image data among more processors (1/8 or 1/16 of the wafer per 8 or 16 processors) and can be processed more quickly. That is, there is no need for two dies in each processing patch for die comparison inspection analysis.
本発明の実施形態は、幾つかの利点を有する。例えば、二つの階層段階で高速バスを使用することにより、並列処理システムは、半導体製造中に欠陥情報をインラインで決定する効率的な機構を提供する。即ち、欠陥を迅速に判断可能であり、同じウェーハに対してコストの高い後続のプロセスを行う前に、ウェーハを再加工できる。追加として、こうした簡略化した二段階システムは、極めて低コストのソリューションを提供する。 Embodiments of the present invention have several advantages. For example, by using a high speed bus in two hierarchical stages, a parallel processing system provides an efficient mechanism for determining defect information inline during semiconductor manufacturing. That is, the defect can be determined quickly and the wafer can be reworked prior to performing a costly subsequent process on the same wafer. In addition, such a simplified two-stage system provides a very low cost solution.
以上、理解を明確にする目的から、ある程度詳細に説明してきたが、添付特許請求の範囲の範囲内で、特定の変更および変形を施し得ることは明らかであろう。そのため、説明した実施形態は、限定的なものではなく、例示的なものと考えるべきであり、本発明は、本明細書に記載された詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲とそのすべての等価物とにより画定されるべきである。 Although the foregoing has been described in some detail for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Thus, the described embodiments are to be considered illustrative rather than limiting, and the invention should not be limited to the details described herein, Should be defined by all its equivalents.
Claims (20)
試料からの画像データを受け取る複数のプロセッサであって、前記試料が欠陥を有するかを判断するために、前記画像データの一つ以上の選択されたパッチを、少なくとも一部の前記プロセッサにおいて、それぞれが分析する、複数のプロセッサと、
前記プロセッサを互いに結合する複数のバスであって、仕様として、毎秒約50ギガビット以上のデータレートおよび約10-16未満のエラーレートを有する複数のバスと、を備えるシステム。 An image processing system for analyzing an image of a sample to determine whether the sample contains a defect,
A plurality of processors for receiving image data from a sample, wherein one or more selected patches of the image data are each in at least some of the processors to determine whether the sample has a defect; With multiple processors to analyze,
A system comprising a plurality of buses coupling the processors together, the specification having a plurality of buses having a data rate of about 50 gigabits per second or more and an error rate of less than about 10-16 .
前記バスは、低電圧差分信号バスである、システム。 The system of claim 1, comprising:
The system, wherein the bus is a low voltage differential signal bus.
前記バスは、ハイパートランスポートバスである、システム。 The system of claim 1, comprising:
The system, wherein the bus is a hyper transport bus.
前記バスの少なくとも一つは、一個以上のプロセッサをそれぞれ含む二枚のボード間を接続する、システム。 The system of claim 1, comprising:
At least one of the buses is a system for connecting two boards each including one or more processors.
前記プロセッサが前記画像データを連続して受け取り、かつ、前記画像データの選択された一つ以上のパッチを分析するように、前記プロセッサは前記バスにより連続鎖状に互いに結合されており、
前記プロセッサは、更に、選択されたパッチを分析した後、前記試料が欠陥を有するか否かを示す一つ以上の結果信号を出力することができ、
各プロセッサの前記結果信号は、前記画像データと共に出力される、システム。 A system according to any one of claims 1 to 4,
The processors are coupled together in a continuous chain by the bus so that the processor continuously receives the image data and analyzes one or more selected patches of the image data;
The processor may further output one or more result signals indicating whether the sample has a defect after analyzing the selected patch;
The result signal of each processor is output together with the image data.
前記プロセッサは、それぞれディストリビュータとしての一個以上のプロセッサが、分析プロセッサとしての一組のプロセッサと関連づけられているように、二段階の階層的配置で配置され、
各ディストリビュータは、選択された一つ以上のパッチを、関連する組の各分析プロセッサに対して、前記分配されたパッチの分析のために分配することができる、システム。 A system according to any one of claims 1 to 4,
The processors are arranged in a two-level hierarchical arrangement such that one or more processors, each as a distributor, are associated with a set of processors as analysis processors,
A system in which each distributor can distribute selected one or more patches to an associated set of analysis processors for analysis of the distributed patch.
前記プロセッサは、一つ以上の画像パッチを複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに分配する単一のディストリビュータを含み、
前記四個の分析プロセッサのそれぞれは、前記試料からの前記画像データの四分の一を受け取る、システム。 A system according to any one of claims 1 to 4,
The processor includes a single distributor that distributes one or more image patches to each of a plurality of associated four analysis processors;
Each of the four analysis processors receives a quarter of the image data from the sample.
前記プロセッサは、
一つ以上の画像パッチを、複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに対して、前記一つ以上のパッチの分析のために分配する第一のディストリビュータと、
一つ以上の画像パッチを、複数の関連する四個の分析プロセッサのそれぞれに対して、前記一つ以上のパッチの分析のために分配する第二のディストリビュータと、を含み、
前記八個の分析プロセッサのそれぞれは、前記試料からの前記画像データの八分の一を受け取る、システム。 A system according to any one of claims 1 to 4,
The processor is
A first distributor that distributes one or more image patches to each of a plurality of four associated analysis processors for analysis of the one or more patches;
A second distributor that distributes one or more image patches to each of a plurality of four associated analysis processors for analysis of the one or more patches;
Each of the eight analysis processors receives one-eighth of the image data from the sample.
欠陥データを分析および/または表示するためのホストを備え、
各分析プロセッサは、一つ以上の結果信号を前記ホストに出力することができ、前記結果信号は、前記試料が欠陥を有するかを示す、システム。 The system according to any one of claims 6 to 8, further comprising:
A host for analyzing and / or displaying defect data;
Each analysis processor can output one or more result signals to the host, wherein the result signals indicate whether the sample has a defect.
前記プロセッサが使用するマスタクロックと、前記試料から前記画像データを収集するために使用される前記検査ツールの角度クロックに対して前記画像データ内のピクセルを定義するピクセルクロックと、を生成するクロックモジュールを備える、システム。 The system according to any one of claims 1 to 9, further comprising:
A clock module that generates a master clock used by the processor and a pixel clock that defines pixels in the image data relative to an angle clock of the inspection tool used to collect the image data from the sample. A system comprising:
前記画像データは、回転する試料から収集され、
前記試料の半径に沿って実質的に一定のピクセル解像度が得られるように前記ピクセル解像度が前記試料の半径位置に従って変更されるような、前記ピクセルクロックおよび同期信号が生成され、
前記同期信号は、前記マスタクロックに対する前記ピクセルクロックの相対位置を示す、システム。 The system of claim 10, wherein
The image data is collected from a rotating sample,
The pixel clock and synchronization signal are generated such that the pixel resolution is changed according to the radial position of the sample so as to obtain a substantially constant pixel resolution along the radius of the sample;
The system, wherein the synchronization signal indicates a relative position of the pixel clock with respect to the master clock.
前記画像データは、複数の半導体ダイに対応し、
少なくとも一個以上の前記プロセッサは、前記画像データの前記ダイの一部の平均に基づいて、基準ダイを生成することができ、
一個以上の同一のまたは他のプロセッサは、前記試料が欠陥を有するかを判断するために、前記基準ダイを画像パッチ内の他のダイと比較することができる、システム。 A system according to any of claims 1 to 11, comprising
The image data corresponds to a plurality of semiconductor dies,
At least one or more of the processors may generate a reference die based on an average of a portion of the die of the image data;
A system wherein one or more identical or other processors can compare the reference die with other dies in an image patch to determine if the sample has a defect.
試料の検査中に検査ツールから取得した互いに異なる光信号セットを受け取る複数の検査信号プロセッサであって、各検査信号プロセッサは、受け取った光信号セットをデジタル画像データに変換することができ、かつ、次の検査信号プロセッサが存在する場合には前記次の検査信号プロセッサへ送られるマスタクロックの特定のタイムスロットにおいて、前記画像データを出力することができる、複数の検査信号プロセッサと、
前記複数の検査信号プロセッサから前記画像データを受け取り、前記画像データを複数の画像パッチに分割するディストリビュータプロセッサと、
前記ディストリビュータに関連づけられた複数の分析プロセッサと、を備え、
前記ディストリビュータは、更に、前記試料が欠陥を有するかを判断する並列処理のために、選択された画像パッチを、選択された分析プロセッサに対して分配することができる、システム。 An image processing system for analyzing an image of a sample to determine whether the sample contains a defect,
A plurality of inspection signal processors that receive different sets of optical signals obtained from an inspection tool during inspection of a sample, each inspection signal processor being capable of converting the received sets of optical signals into digital image data; and A plurality of test signal processors capable of outputting the image data in a specific time slot of a master clock sent to the next test signal processor if there is a next test signal processor;
A distributor processor that receives the image data from the plurality of inspection signal processors and divides the image data into a plurality of image patches;
A plurality of analysis processors associated with the distributor;
The distributor is further capable of distributing selected image patches to selected analysis processors for parallel processing to determine if the sample is defective.
前記ディストリビュータは、すべての前記検査信号プロセッサが前記画像データに寄与した後で、少なくとも一個の前記検査信号プロセッサから前記画像データを受け取る、システム。 14. The system of claim 13, wherein
The distributor receives the image data from at least one of the inspection signal processors after all of the inspection signal processors contribute to the image data.
12個の検査信号プロセッサと、
8個の分析プロセッサと、が存在するシステム。 15. A system according to claim 13 or 14,
12 test signal processors;
A system in which there are eight analysis processors.
一個のボードにつき二個の検査信号プロセッサが存在し、
前記ディストリビュータおよび関連づけられた分析プロセッサは、一つの単一のボードであり、
前記検査信号プロセッサおよび前記ディストリビュータは、仕様として毎秒約50ギガビット以上のデータレートおよび約10-16未満のエラーレートを有する高速バスにより、互いに直列に結合される、システム。 The system of claim 15, comprising:
There are two test signal processors per board,
The distributor and associated analysis processor are one single board;
The system wherein the test signal processor and the distributor are coupled together in series by a high speed bus having a data rate greater than about 50 gigabits per second and an error rate of less than about 10-16 as specifications.
前記高速バスは、低電圧差分信号バスである、システム。 The system of claim 16, comprising:
The high speed bus is a low voltage differential signal bus.
前記分析プロセッサは、それぞれ更に、前記検査ツールの画像データ出力速度が、前記各分析プロセッサが前記分配された画像パッチを処理可能な速度より大きい場合に、前記検査ツールが画像データ出力速度を減少させる必要があることを示す信号を、前記検査ツールに送信することができる、システム。 A system according to any of claims 13 to 17,
Each of the analysis processors further reduces the image data output rate of the inspection tool when the image data output rate of the inspection tool is greater than the rate at which each of the analysis processors can process the distributed image patch. A system that can send a signal to the inspection tool indicating that it is needed.
前記光信号は、前記試料の環状領域の形態で受け取られる、システム。 The system of claim 18, comprising:
The system, wherein the optical signal is received in the form of an annular region of the sample.
前記光信号は、前記試料の長方形の領域の形態で受け取られる、システム。 The system of claim 18, comprising:
The system, wherein the optical signal is received in the form of a rectangular region of the sample.
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